基本介紹
- 中文名：彈性體
- 外文名：elastomer
彈性體與橡膠,分類,熱塑性彈性體,苯乙烯類熱塑性彈性體,聚氨酯類熱塑性彈性體,聚烯烴類熱塑性彈性體,聚醯胺類熱塑性彈性體,
彈性體與橡膠
與橡膠相比，彈性體更側重的含義是一種物理和材料學的概念，它的範疇更為廣泛。彈性體中除橡膠外，還包括眾多彈性變形迥異、大分子鏈交聯方式多樣化的高分子材料。由此可見，橡膠是彈性體中最富有代表性的一類。從這個意義上講，常見橡膠包括丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠和丁腈橡膠等都屬於彈性體。
由於一些歷史原因，早期在國內當談到彈性體的時候，所指的通常是熱塑性彈性體，而並不包含橡膠的含義，這也影響到了一些具體的技術交流。隨著彈性體合成技術的發展及性能的提高，橡膠和彈性體的概念日益相通，習慣上兩者已稱為同義詞，經常互相代用。
分類
根據彈性體是否可塑化可以分為熱固性彈性體、熱塑性彈性體二大類。熱固性彈性體，這也就是傳統意義的橡膠（Rubber），熱塑性彈性體（Thermoplastic elastomer），縮寫為TPE，為上世紀90年代開始逐漸被越來越多的商業化套用。這個分類同樣也說明了這二類彈性體加工所採用的是二種不同的方式：橡膠用熱固性設備加工，TPE採用熱塑性設備加工。
習慣上，人類把熱固體彈性體，即傳統橡膠還是稱為某某橡膠，如丁苯橡膠、順丁橡膠和矽橡膠等，罕見丁苯彈性體、順丁彈性體或矽彈性體的稱呼。而對於熱塑性彈性體，則習慣稱為某某彈性體，如聚氨酯彈性體、SBS彈性體和POE彈性體等。這也是造成大多數人混淆彈性體和橡膠概念的原因之一。
熱塑性彈性體
熱塑性彈性體（thermoplastic elastomer，TPE）的定義為：在常溫下顯示橡膠彈性，在高溫下能夠塑化成型的高分子材料。因此，這類聚合物兼有熱塑性橡膠和熱塑性塑膠的某些特點。熱塑性彈性體高分子鏈的基本結構特點是它同時串聯或接枝某些化學組成不同的塑膠段（硬段）和橡膠段（軟段）。硬段間的作用力足以凝集成微區（如玻璃化微區或結晶微區），形成分子間的物理“交聯”。軟段則是自有旋轉能力較大的高端性鏈段。
熱塑性彈性體是彈性體一類重要組成。常見的有如下幾種：
苯乙烯類熱塑性彈性體
苯乙烯類嵌段共聚物型熱塑性彈性體是最早研究的熱塑性彈性體，主要包括SBS、氫化SBS(SEBS)、SIS 和氫化SIS 等，是目前世界上產量最大、發展最快的一種熱塑性彈性體。從套用角度來看， 苯乙烯類熱塑性彈性體最令人感興趣的是室溫下的性能與硫化橡膠相似，另外其彈性模量異常高，並且不隨相對分子質量變化。苯乙烯類熱塑性彈性體憑藉其強度高、柔軟、具有橡膠彈性、永久變形小的特點，在製鞋業、塑膠改性、瀝青改性、防水塗料、液封材料、電線、電纜、汽車部件、醫療器械部件、家用電器、辦公自動化和膠粘劑等方面具有廣泛的套用。SBS 和SIS 的最大問題是不耐熱,使用溫度一般不超過80℃。同時，其強伸性、耐候性、耐油性、耐磨性能等也都無法同橡膠相比。其改性後的氫化SBS（SEBS）和氫化SIS，在實際套用中的性能遠高於普通的線型和星型SBS,使用溫度可達130℃,尤其是具有優異的耐臭氧、耐氧化、耐紫外線和耐天候性能，在非動態用途方面可與乙丙橡膠媲美。
聚氨酯類熱塑性彈性體
聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）一般是由平均相對分子質量為600～4000 的長鏈多元醇（聚醚或聚酯） 和相對分子質量為61～400 的擴鏈劑及多異氰酸酯加成聚合的線性高分子材料。TPU 大分子主鏈中長鏈多元醇（聚醚或聚酯）構成軟段，主要控制其低溫性能、耐溶劑性和耐候性，而擴鏈劑及多異氰酸酯構成硬段。由於硬、軟段的配比可以在很大範圍內調整， 因此所得到的熱塑性聚氨酯既可以是柔軟的彈性體，又可以是脆性的高模量塑膠，也可製成薄膜、纖維，是TPE 中唯一能夠做到的品種。
TPU 具有極好的耐磨性、耐油性和耐寒性，對氧、臭氧和輻射等都有足夠的抵抗能力，同時作為彈性體具有很高的拉伸強度和斷裂伸長率， 還兼具壓縮永久變形小、承載能力大等優良性能。TPU已在國民經濟的許多領域如製鞋行業、醫療衛生、服裝面料和國防用品等行業得到了廣泛的套用， 但其缺點是耐老化性差、濕表面摩擦係數低、容易打滑。而且TPU 具有強極性，在加工過程中，當剪下作用強烈時，內部易發熱，從而發生降解，其熔體粘度對溫度依賴性強， 較小的溫度變化就能引起其粘度的急劇變化，因而加工溫度範圍窄，再加之成本較高，價格昂貴，進一步限制了TPU 的推廣套用。
聚烯烴類熱塑性彈性體
聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3 種類型，其中採用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）和動態硫化法製備的熱塑性動態硫化膠是兩種主要的聚烯烴類熱塑性彈性體。
1．茂金屬聚烯烴彈性體乙烯—辛烯共聚物茂金屬催化劑與一般傳統的Ziegler-Natta 催化劑相比，具有理想的單一活性中心，因而能精密控制相對分子質量分布、共聚單體含量及其在主鏈上的分布和結晶結構。合成的聚合物是高立構規整聚合物，相對分子質量分布很窄，從而能準確控制聚合物的物理機械性能和加工性能。採用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）一方面有很窄的分子量和短支鏈分布， 因而具有優異的物理機械性能(高彈性、高強度、高伸長率)和良好的低溫性能，又由於其分子鏈是飽和的，所含叔碳原子相對較少， 因而具有優異的耐熱化和抗紫外線性能。POE 的熱穩定性、光學性能及抗乾裂性能優於EVA，耐氣候老化性優於SBS，脆化溫度低於－76℃，在低溫下仍有較好的韌性和延展性，POE 剪下性好，有利於高速擠出和模塑，很少或不需增塑劑，使用壽命長。POE 可以用過氧化物、矽烷和輻射方法交聯，交聯後材料的物理機械性能、耐化學試劑及耐臭氧性能與EPDM 接近；耐熱老化及抗紫外線老化性能優於EPDM 和EPM， 因此POE 更適合於戶外使用，並且POE 的熱壓縮永久變形比EPDM 小。POE 作為改性劑，既可以改性橡膠，也可以改性塑膠。由於POE 的加工溫度較低，因而與非極性橡膠，特別是EPR、EPDM、NR、SBR 及BR 等的混合較為容易。POE 的最大套用還是在塑膠製品上。用POE 改性PP，對其缺口衝擊強度提高很大；將馬來酸酐接枝POE 後的彈性體用來改性PA6，可使材料的吸濕性減小、衝擊強度大幅提高。
2.熱塑性動態硫化橡膠採用動態硫化法製得的熱塑性彈性體稱為熱塑性硫化橡膠（TPV）。TPV 是熱塑性彈性體(TPE)的一種特殊類型，與具有彈性的嵌段共聚物不同，而是由彈性體—熱塑性聚合物共混物的協同作用生成，具有比簡單共混物更好的性質。製備熱塑性硫化橡膠的關鍵技術是動態硫化技術， 這一技術的進步之一是採用低成本的現有加工方法，通過將現有的聚合物進行共混來製備新產品。與傳統的、資金投入強度高的生產新材料的工藝相比， 該工藝還能滿足對大型聚合裝置的環保要求。TPV 技術的另一些優於作為熱塑性彈性體來源的嵌段共聚物的地方是:上限使用溫度高、耐烴類介質和壓縮永久變形小。
聚醯胺類熱塑性彈性體
聚醯胺類熱塑性彈性體（TPEA）是由高熔點結晶性聚醯胺硬度和非結晶性聚酯或聚醚軟緞組成。根據聚醯胺熱塑性彈性體合成所需的原料, 其合成方法可以分為二元酸法和異氰酸酯法。採用二元酸法, T PAE 是由端羧基脂肪族聚醯胺嵌段與端羥基聚醚二元醇通過酯化反應製備的。異氰酸酯法是以半芳醯胺為硬段, 脂肪族聚酯、聚醚或聚碳酸酯作為軟段。採用異氰酸酯法, 半芳醯胺硬段是由芳香族二異氰酸酯與二元羧酸反應得到的, 而不是由傳統的二元胺與二元酸進行聚合、環內醯胺的開環聚合或者二元胺與二元醯氯反應等方法來製備。與之相比, 前者避免了芳香族二元胺活性較低、芳香族環內醯胺單體很難得到和反應釋放出腐蝕性的氯化氫等問題。
